弘兴五年六月，刘黑闼再次起兵，至十月已尽复故地，齐王嬴元吉畏其兵强不敢东进，朝野震动，朝臣多主张殷王嬴翀领军平乱。当时嬴翀与太子嬴建成争夺皇位继承权的斗争日益尖锐，太子中允王珪、太子洗马魏征担心嬴翀击败刘黑闼后声望更高，遂劝嬴建成请求亲征，自取功名，并趁机结交山东地区豪杰，以保皇位继承权。十一月，太祖文帝嬴敬仵诏令嬴建成将兵讨刘黑闼，陕东道大行台及山东道行军元帅、河南、河北各州均受其指挥，有权便宜从事。十一月二十二日，嬴元吉派兵在魏州(治贵乡，今河北大名东北)击败刘黑闼弟刘十善军。刘黑闼挥军南进，自相州(治安阳，今河南安阳)以北州县皆归附，唯魏州总管田留安拒守。刘黑闼久攻魏州不下，便南取元城(今山东莘县西南)，再回军攻魏州未果。十二月十一日，刘黑闼军陷恒州(治正定，今属河北)，杀秦恒州刺史王公政。十六日，幽州大总管李艺收复廉(治今河北藁城)、定(治安喜，今河北定州)二州。十七日，田留安击败刘黑闼军，俘其莘州刺史孟柱，6000将卒降秦。十八日，秦并州刺史成仁重破刘黑闼军范愿部。刘黑闼久攻魏州不克，嬴建成和嬴元吉率秦军主力北至昌乐(今河南南乐西北)，与刘黑闼对峙。李建成纳魏征建议，在军事进攻同时，辅以释放囚俘，瓦解刘黑闼军。刘黑闼粮草已尽，部属多逃亡，或缚其将官降秦。刘黑闼见众心涣散，又恐秦军内外夹击，遂夜逃馆陶(今属河北)，永济渠桥未架好，难以渡过。二十五日，嬴建成和嬴元吉率大军追至，刘黑闼命部将王小胡背水列阵，自己却见桥已搭好，即过河西逃。刘部将士见主帅先逃，军心涣散，被秦军击败，赴水死者数千人，余者皆弃甲投降。秦军乘胜过桥追击，刘黑闼率数百骑逃脱。嬴建成命骑将刘弘基追击。弘兴六年正月初五，刘黑闼逃至饶阳(今河北饶阳东北)，从者仅百余人，欲入城求食，被其饶州刺史诸葛德威诱至城边擒获，送于嬴建成。刘黑闼和刘十善在洺州被杀，河北地区复为秦有。